JP3295598B2 - Internal combustion engine piston ring - Google Patents

Internal combustion engine piston ring

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関のピスト
ンリングに関する。
The present invention relates to a piston ring for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関のピストンは、シリンダ壁面と
の間に熱膨張を吸収する隙間が設定され、図5のように
ピストン1外周のリング溝2にピストンリング3が組み
付けられる。ピストンリング3は、燃焼圧力の密封作用
を受け持つコンプレッションリング3aと、シリンダ壁
面4の潤滑油膜を調整するオイルリング3bとで構成さ
れ、シリンダ壁面4を往復摺動しつつ、これらの役割を
果たすようになっている。
2. Description of the Related Art A piston of an internal combustion engine has a clearance between the cylinder wall and the piston to absorb thermal expansion, and a piston ring 3 is mounted in a ring groove 2 on the outer periphery of the piston 1 as shown in FIG. The piston ring 3 is composed of a compression ring 3a for sealing the combustion pressure and an oil ring 3b for adjusting the lubricating oil film on the cylinder wall surface 4. The piston ring 3 performs these functions while sliding back and forth on the cylinder wall surface 4. It has become.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピストン1
の往復運動に伴って、ピストンリング3は側面隙間m
(サイドクリアランス)を上下に移動する。そのため、
ピストン1のリング溝2が叩かれ、摩耗してくるから、
燃焼圧力の漏れやオイル消費の悪化およびブローバイの
増加を来しやすいという不具合があった。また、ピスト
ンリング3の上下動により、オイルがかき上げられ、そ
の消費量を増加させる面もある。
By the way, the piston 1
With the reciprocation of the piston ring 3, the side clearance m
Move (side clearance) up and down. for that reason,
Since the ring groove 2 of the piston 1 is hit and wears out,
There was a problem that the combustion pressure leaked, the oil consumption deteriorated, and the number of blow-by tended to increase. Further, there is also a surface in which oil is scraped up by the vertical movement of the piston ring 3 and the consumption thereof is increased.

【0004】この発明はこのような問題点を解決するた
めの有効な対策手段の提供を目的とする。
An object of the present invention is to provide an effective countermeasure for solving such a problem.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】第1の発明では、内燃機
関のピストンにその外周のリング溝を介して組み付けら
れるピストンリングにおいて、リングの断面形状をコ字
型または箱型に形成し、その内側から上下面をピストン
のリング溝の壁面に押し付けるバネ手段を付加する。
According to a first aspect of the present invention, in a piston ring to be assembled to a piston of an internal combustion engine through a ring groove on an outer periphery thereof, a cross section of the ring is formed in a U-shape or a box shape. Spring means for pressing the upper and lower surfaces against the wall surface of the ring groove of the piston from the inside is added.

【0006】第2の発明では、第1の発明におけるバネ
手段の押付力は、ピストンの往復運動に伴うリング自体
の慣性力よりも大きく、リングのラジアル方向への摩擦
力をリング張力よりも小さく止どめるように設定する。
In the second invention, the pressing force of the spring means in the first invention is larger than the inertial force of the ring itself due to the reciprocating motion of the piston, and the frictional force of the ring in the radial direction is smaller than the ring tension. Set to stop.

【0007】[0007]

【作用】第1の発明によれば、バネ手段の押付力でリン
グ溝との側面隙間がなくなり、燃焼圧力の漏れやブロー
バイの増加およびオイル消費の悪化を長く防止できる。
また、リングの断面形状がコ字型または箱型のため、ピ
ストンリングの軽量化も促進できる。
According to the first aspect of the present invention, there is no side clearance with the ring groove due to the pressing force of the spring means, and it is possible to prevent the leakage of combustion pressure, the increase of blow-by and the deterioration of oil consumption for a long time.
Further, since the cross-sectional shape of the ring is U-shaped or box-shaped, weight reduction of the piston ring can be promoted.

【0008】第2の発明によれば、ピストンの往復運動
に伴うリング自体の慣性力により、バネ手段の押付力が
減少しても、リング溝との側面隙間を生じることはな
い。また、バネ手段の押付力に基づくラジアル方向への
摩擦力がリング張力よりも小さく、ピストンリングはシ
リンダ壁面との良好な密着状態を維持できる。
According to the second aspect, even if the pressing force of the spring means decreases due to the inertial force of the ring itself due to the reciprocating motion of the piston, there is no side clearance with the ring groove. Further, the frictional force in the radial direction based on the pressing force of the spring means is smaller than the ring tension, and the piston ring can maintain a good contact state with the cylinder wall surface.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1〜図3において、10はピス
トンリングとしてのコンプレッションリングで、ピスト
ン11外周のリング溝12に組み付けられる。ピストン
リング10はこの例では断面コ字型に形成され、その内
側からリングの上下面をリング溝12の壁面に押し付け
るバネ手段13が設けられる。バネ手段13として環状
の波型バネがリング10の内部に収装され、上下面を所
定の押付力Fで付勢するようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIGS. 1 to 3, reference numeral 10 denotes a compression ring as a piston ring, which is assembled in a ring groove 12 on the outer periphery of a piston 11. The piston ring 10 is formed in a U-shaped cross section in this example, and a spring means 13 for pressing the upper and lower surfaces of the ring against the wall surface of the ring groove 12 from the inside thereof is provided. An annular wave-shaped spring is housed inside the ring 10 as the spring means 13 and urges the upper and lower surfaces with a predetermined pressing force F.

【0010】バネ手段13の押付力Fは、ピストン11
の往復運動に伴うリング10自体の慣性力よりも大き
く、ラジアル方向への摩擦力をリング張力Wよりも小さ
く止どめるよう、これらの条件を満たすため、 F>ρ[WR/g・R・(π・N/30)2・(1+R/
L)] かつ、 F<Wmin/μ ただし、 ρ;リング重量配分率 WR;リング重量 g;重力加速度 R;ピストンストロークの半径 N;エンジンの定格回転 L;コンロッドの長さ Wmin;リング張力 μ;ピストンとリングとの摩擦係数 に設定される。
The pressing force F of the spring means 13 is
Greater than the inertia force of the ring 10 itself due to the reciprocating motion of the frictional force small stop General Domel so than the ring tension W in the radial direction, because these conditions are satisfied, F> ρ [W R / g · R ・ (π ・ N / 30) 2・ (1 + R /
L)] and F <W min / μ, where ρ; ring weight distribution ratio W R ; ring weight g; gravitational acceleration R; radius of piston stroke N; rated engine rotation L; length of connecting rod W min ; Tension μ: Set to the friction coefficient between piston and ring.

【0011】ピストンリング10の剛性を高めるため、
図3のように合口14を継ぐジョイント部材15が設け
られる。ジョイント部材15はその一方でのみリング1
0にかしめ、熱膨張を吸収する合口14の機能を確保す
る上から、もう一方はリング10と変位可能に係合され
る。
In order to increase the rigidity of the piston ring 10,
As shown in FIG. 3, a joint member 15 that joins the joint 14 is provided. The joint member 15 is only one of the rings 1
The other end is displaceably engaged with the ring 10 in order to secure the function of the abutment 14 for absorbing thermal expansion.

【0012】このような構成により、バネ手段13の押
付力でリング溝12との側面隙間はなくなり、面圧も確
保されるため、燃焼圧力の漏れやブローバイの増加およ
びオイル消費の悪化を防止できる。リング10の断面形
状をコ字型に形成し、既述の合口処理を行うことによ
り、リング10の剛性を確保しつつ、ピストンリングの
軽量化も促進できる。
With such a configuration, the pressing force of the spring means 13 eliminates the side gap with the ring groove 12 and secures the surface pressure, so that it is possible to prevent leakage of combustion pressure, increase of blow-by, and deterioration of oil consumption. . By forming the cross-sectional shape of the ring 10 into a U-shape and performing the aforementioned abutment process, it is possible to promote the reduction in weight of the piston ring while securing the rigidity of the ring 10.

【0013】ピストン11の往復運動に伴うリング10
自体の慣性力は、バネ手段13の押付力Fを減少させる
方向へ働くが、その慣性力にバネ手段13の押付力Fが
打ち勝つため、側面隙間の一時的にしろ生じることはな
い。また、バネ手段13の押付力Fに基づくラジアル方
向への摩擦力がリング張力Wよりも小さいため、ピスト
ンリング10はシリンダ壁面との良好な密着状態を維持
できる。
Ring 10 accompanying reciprocation of piston 11
Although the inertial force of the spring acts in a direction to decrease the pressing force F of the spring means 13, the pressing force F of the spring means 13 overcomes the inertial force, so that there is no temporary margin of the side clearance. Further, since the frictional force in the radial direction based on the pressing force F of the spring means 13 is smaller than the ring tension W, the piston ring 10 can maintain a good contact state with the cylinder wall surface.

【0014】バネ手段13はリング10の材質的で持た
せるようにしても良い。また、リング10は均等な板厚
でなく、図4(a)のように上下面の板厚t1とすべり
面の板厚t2をt1<t2に設定すると、リング10自体
の慣性力を小さくできる。リング10の断面形状は図4
(b)のような箱型に形成しても良い。その場合、リン
グ背面は一体ではなく、その中央で切り離される。ま
た、この両端を図4(c)のように重ね合わせても良
い。
The spring means 13 may be provided by the material of the ring 10. Further, if the thickness of the ring 10 is not uniform and the thickness t 1 of the upper and lower surfaces and the thickness t 2 of the sliding surface are set to t 1 <t 2 as shown in FIG. Power can be reduced. The cross-sectional shape of the ring 10 is shown in FIG.
It may be formed in a box shape as shown in FIG. In that case, the back of the ring is not integral, but is separated at its center. Alternatively, both ends may be overlapped as shown in FIG.

【0015】[0015]

【発明の効果】第1の発明によれば、内燃機関のピスト
ンにその外周のリング溝を介して組み付けられるピスト
ンリングにおいて、リングの断面形状をコ字型または断
面箱型に形成し、その内側から上下面をピストンのリン
グ溝の壁面に押し付けるバネ手段を付加したので、リン
グ溝との側面隙間がなくなり、燃焼圧力の漏れやブロー
バイの増加およびオイル消費の悪化を長く防止できる。
また、ピストンリングの軽量化も促進できる。
According to the first aspect of the present invention, in a piston ring to be assembled to a piston of an internal combustion engine through a ring groove on an outer periphery thereof, the cross section of the ring is formed into a U-shape or a box-shape, Since the spring means for pressing the upper and lower surfaces against the wall surface of the ring groove of the piston is added, there is no side gap with the ring groove, so that leakage of combustion pressure, increase of blow-by and deterioration of oil consumption can be prevented for a long time.
Further, weight reduction of the piston ring can be promoted.

【0016】第2の発明によれば、第1の発明における
バネ手段の押付力は、ピストンの往復運動に伴うリング
自体の慣性力よりも大きく、リングのラジアル方向への
摩擦力をリング張力よりも小さく止どめるように設定し
たので、ピストンの往復運動に伴うリング自体の慣性力
で側面隙間の生じるようなことはない。また、ラジアル
方向への摩擦力がリング張力よりも小さく、ピストンリ
ングはシリンダ壁面との良好な密着状態を維持できる。
According to the second invention, the pressing force of the spring means in the first invention is larger than the inertial force of the ring itself due to the reciprocating motion of the piston, and the frictional force in the radial direction of the ring is made smaller than the ring tension. Is set to be small, so that there is no possibility that a side gap is generated due to the inertial force of the ring itself due to the reciprocating motion of the piston. Further, the frictional force in the radial direction is smaller than the ring tension, and the piston ring can maintain a good contact state with the cylinder wall surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施形態としてピストンへの組付状
態を表す一部断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view showing an assembled state of a piston according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じくピストンリングの一部分解斜視図であ
る。
FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the piston ring.

【図3】同じく合口処理の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a joint process.

【図4】ピストンリングの変形例(a)〜(c)を表す
一部断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating modified examples (a) to (c) of a piston ring.

【図5】従来技術の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ピストンリング 11 ピストン 12 リング溝 13 バネ手段 Reference Signs List 10 piston ring 11 piston 12 ring groove 13 spring means

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内燃機関のピストンにその外周のリング溝
を介して組み付けられるピストンリングにおいて、リン
グの断面形状をコ字型または断面箱型に形成し、その内
側から上下面をピストンのリング溝の壁面に押し付ける
バネ手段を付加したことを特徴とする内燃機関のピスト
ンリング。
1. A piston ring which is assembled to a piston of an internal combustion engine via a ring groove on the outer periphery of the piston ring. A piston ring for an internal combustion engine, wherein spring means for pressing against a wall surface of the internal combustion engine is added.
【請求項2】バネ手段の押付力はピストンの往復運動に
伴うリング自体の慣性力よりも大きく、リングのラジア
ル方向への摩擦力をリング張力よりも小さく止どめるよ
うに設定したことを特徴とする請求項1に記載のピスト
ンリング。
The pressing force of the spring means is set to be larger than the inertia force of the ring itself due to the reciprocating movement of the piston, and the frictional force in the radial direction of the ring is set to be smaller than the ring tension. The piston ring according to claim 1, wherein:
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